CN100370388C - 多路输出开关电源的反馈电路及实现方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种多路输出开关电源的反馈电路实现方法，该方法包括步骤：根据电源输出电压的要求幅值变化范围，确定每路电源输出的反馈采样电流所占总采样电源的百分比，并按该百分比从每路电源获取反馈采样电流；将各路采样电流相加形成反馈信号；将该反馈信号与参考电压进行比较后输出一控制信号至开关电源的控制端，以调节输出电压并使其保持恒定。本发明同时还公开了多路输出开关电源的反馈电路。本发明在成本几乎不增加的情况下，就可以完成多路输出开关电源的反馈检测，具有良好的交差调节特性，设计简单易行，调试起来也非常方便。
Description
技术领域
本发明涉及电子领域中的电源技术，特别涉及一种多路输出开关电源的反馈电路及实现方法。
背景技术
一次或二次开关电源都必需设计电压反馈环，电压反馈环的功能是保证电源输出电压恒定，其核心是设计一个高增益并有效的增益放大器。增益放大器的功能是提高两电平之间的差异而产生误差电压。对于开关电源，这两个电平分别是参考电平和电源输出电平。但是，因为往往电源输出电平与参考电平不同，所以要对电源输出电平分压成与参考电平相等的值，以保证电源在额定输出时增益放大器的输出为‘0增益’；当输出电平偏移额定值时，增益放大器能够检测到相应的变化，再调整开关电源的输出，使输出电平恢复到额定值。对于单路输出电平的开关电源，可直接把输出电平分压后引入到增益放大器的误差输入端。对多路输出电平的开关电源，现有的解决方案主要有以下两种。
现有技术方案一：
为了保证电源的每路输出都稳定和具有良好的交差调节特性(交差调节特性：指多路输出开关电源在每路输出负载不同时的稳压精度等指标)，把每路输出都检测到增益放大器，然后再根据开关电源的控制-输出特性，设计每路增益放大器的参数，最后把每路增益放大器的输出相与后，做为补偿放大器的输入。以3路输出(+3.3V、+5V、+12V)非隔离式的开关稳压电源为例，如图1所示，3路输出电压分别采样，会聚后做为脉宽调制(PWM)控制器的输入，来调节开关电源的输出特性。
虽然方案一能检测每一路输出电源的变化，但其实现的成本较高，要使用多个补偿控制网络。尤其是在隔离式的开关电源设计中每一路电源还要增加两个光耦，如TL431；而且补偿控制网络设计复杂，调试时各参数的配合互相制约，调试周期长。
现有技术方案二：
该方案是把最重要的输出电源检测到增益放大器，然后再根据开关电源的控制-输出特性，设计此路增益放大器的参数，其它输出电压不做反馈。以3路输出(+3.3V、+5V、+1 2V)非隔离式的开关稳压电源为例，如图2所示，只把+3.3V输出检测到增益放大器，做为增益放大器的输入来调节开关电源的输出特性。
该方法虽然简单，但由于只有1路输出(3.3V)被检测，当被检测一路的负载加重时，其它路(5V和12V)的输出电压会升高；当未被检测路(5V或12V)的负载加重时，输出电压会降低，而仅被检测一路(3.3V)的输出电压保持额定值。所以该方案存在电源输出的交差调节特性较差的缺点。
发明内容
本发明提供一种多路输出开关电源的反馈电路及实现方法，以解决现有技术中不能满足网络设计简单及交差调节特性好的缺点。
为解决上述问题，本发明提供如下解决方案：
一种多路输出开关电源的反馈电路实现方法，包括如下步骤：
A、根据电源输出电压的要求幅值变化范围，确定每路电源输出的反馈采样电流所占总采样电源的百分比，并按该百分比从每路电源获取反馈采样电流；
B、将各路采样电流相加形成反馈信号；
C、将该反馈信号与参考电压进行比较后输出一控制信号至开关电源的控制端，以调节输出电压并使其保持恒定。
根据上述方法：
输出电压的幅值变化范围越大，该路电源的采样电流所占的百分比越小。
所述的反馈采样电源通过分压电阻转换为反馈电压。
所述的反馈信号经隔离耦合后与参考电压进行比较。
本发明的多路输出开关电源的反馈电路包括：放大器，连接于放大器第一输入端和输出端的补偿控制网络，连接于该第一输入端的分压电阻，所述放大器的第二输入端连接参考电源，其输出信号送至开关电源，其中，每一路输出电源与放大器第一输入端之间均通过采样电阻连接，采样电阻的阻值由该路采样电流所占总采样电流的百分比确定，每路电源输出的反馈采样电流所占总采样电流的百分比由电源输出电压的要求幅值变化范围确定，以使每路输出电源的变化得到反馈。
根据上述电路，所述放大器的第一输入端连接有耦合器件，该耦合器件将反馈信号耦合到放大器的第一输入端。
本发明在成本几乎不增加的情况下，就可以完成多路输出开关电源的反馈检测，具有良好的交差调节特性，设计简单易行，调试起来也非常方便。
附图说明
图1为现有技术中多路输出电源分别采样反馈的电路原理示意图；
图2为现有技术中单路输出电源采样反馈的电路原理示意图；
图3为多路输出开关电源按比例采样反馈的电路原理示意图；
图4为隔离式多路输出开关电源按比例采样反馈的电路原理示意图。
具体实施方式
本发明是根据多路开关电源的输入-输出特性，按电源输出电压的要求幅值变化范围，确定每路电源输出的反馈采样电流所占总采样电源的百分比，并按该百分比从每路电源获取反馈采样电流，将各路采样电流相加后形成反馈信号，然后将该反馈信号与一参考电压进行比较后输出一控制信号至开关电源的控制端，以调节输出电压并使其保持恒定。
参阅图3，本实施例以3路输出非隔离式的开关稳压电源为例。
开关电源的三路输出Vout1、Vout2和Vout3分别为+12V、+5V和+3.3V，该三路输出电源分别通过采样电阻R4、R3和R2与增益放大器的第一输入端连接，分压电阻R1连接于该第一输入端与电源地之间，补偿控制网络连接于放大器第一输入端与输出端之间，放大器的第二输入端接一参考电源Vref，放大器输出端输出信号到开关电源的控制端(图中未示出)。
首先根据电源输出电压的要求幅值变化范围(通常输出电压越高，输出电压的幅值变化范围越大)，把输出的反馈采样电流按百分比进行划分，如：开关电源的3路输出电压的稳压精度要求分别为+3.3V：±3％，+5V：±5％，+12V：±8％，则采样电流可按如下方式划分：3.3V的采样电流I1占总采样电流I的50％，5.0V的采样电流I2占总采样电流I的30％，则12.0V的采样电流I3占总采样电流I的20％。
如参考电压Vref为2.5V，取R1的阻值为2.7K欧姆，则采样电流为0.926mA。R2、R3、R4的取值计算如下：
R2＝(3.3V-2.5V)/(0.5)(0.926mA)＝1727.8欧姆
取R2为1.7K欧姆.
R3＝(5.0V-2.5V)/(0.3)(0.926mA)＝8999.2欧姆
取R3为9.0K欧姆.
R4＝(12.0V-2.5V)/(0.2)(0.926mA)＝51285.8欧姆
取R4为51K欧姆.
在R2、R3、R4的取值确定后，就可以根据单路反馈的设计方法，确定增益放大器的参数。
对于每路采样电流的百分比，如果输出电压的幅值变化范围越大，该路电源的采样电流所占的百分比越小。
在隔离式的多路输出开关电源中，采样的方法相同，只不过是采样信号经过光藕器件隔离后反馈到增益放大电路。参阅图4，其中电压参考器TL431为2.5V，误差电压转换为电流通过光耦器件Opto耦合到误差放大器的第一输入端。采样电阻R2、R3及R4的取值计算方法与图3中的计算相同。图4中的光耦器件也可用其他隔电路实现，如变压器等。
本发明的开关电源的输出并不限于3路，可以大于3路，其实现方法和电路结构原理与本实施例相同。
Claims (5)
1.一种多路输出开关电源的反馈电路实现方法，其特征在于，包括步骤：
A、根据电源输出电压的要求幅值变化范围，确定每路电源输出的反馈采样电流所占总采样电流的百分比，并按该百分比从每路电源获取反馈采样电流；
B、将各路采样电流相加形成反馈信号；
C、将该反馈信号与参考电压进行比较后输出一控制信号至开关电源的控制端，以调节输出电压并使其保持恒定。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，输出电压的幅值变化范围越大，该路电源的采样电流所占的百分比越小。
3.如权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述的反馈信号经隔离耦合后与参考电压进行比较。
4.一种多路输出开关电源的反馈电路，包括：放大器，连接于放大器第一输入端和输出端的补偿控制网络，连接于该第一输入端的分压电阻，所述放大器的第二输入端连接参考电源，其输出信号送至开关电源，其特征在于：每一路输出电源与放大器第一输入端之间均通过采样电阻连接，采样电阻的阻值由该路采样电流所占总采样电流的百分比确定，每路电源输出的反馈采样电流所占总采样电流的百分比由电源输出电压的要求幅值变化范围确定，以使每路输出电源的变化得到反馈。
5.如权利要求4所述的反馈电路，其特征在于，所述放大器的第一输入端连接有耦合器件，该耦合器件将反馈信号耦合到放大器的第一输入端。
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